BIODETERIORACJA

              ROZKŁAD                                                                                    KOROZJA

organizm wykorzystuje materiał                                          metabolity drobnoustrojów

jako pokarm                                                                                    uszkadzają materiał

                                          rozkład przy pomocy organizmów żywych

rozkład- niszczenie materiału w którym organizm wykorzystuje źródło pokarmu i energii, np. drewno pod wpływem rozkładu kruszejeà pył

korozja- drobnoustroje wydzielają związki chemiczne (kwasy wszystkie z cyklu Krebsa), uszkadzające materiał, materiał wykorzystywany nie, jako pokarm, tylko siedlisko dla swojego rozwoju

Niepożądane zmiany właściwości materiałów powodowane przez aktywność życiową organizmów:

1)     procesy mechaniczneà materiał ulega uszkodzeniu w wyniku bezpośredniego dzialania organizmów:

-          uszkodzenie kabli elektrycznych przez owady lub gryzonie

-          uszkodzenie okładziny tynkowej przez gryzonie

-          uszkodzenie bloku książki przez myszy

2)     chemiczna asymilacja biodeterioracyjna (asymilacja węgla)à (rozkład) organizmy wykorzystują materiał jako pokarm

-          włókna i tkaniny

-          wytwory papiernicze

-          drewno i materiały drewnopodobne

-          skóra, kauczuk i guma

-          tworzywa sztuczne (niektóre)

-          produkty naftowe

3)     chemiczna dysymilacja biodeterioracyjna(wydzielenie związków do otoczeniaà (korozja) metabolity drobnousrojów uszkadzają materiał:

-          stale węglowe

-          stale nierdzewne

-          stopy Cu- Ni

-          betony

-          zaprawy murarskie

-          cegły

-          szkło

-          kamienie

4)     obrastanie powierzchni materiałów przez organizmy żywe

biofilmy- biofouling, zasiedlanie, rozkład i korozja

Biofilmy w przyrodzie:

-          zarastanie rur

-          rafy koralowe

-          płytka nazębna

-          zarastanie implantów

-          sanitariaty

-          kadłuby statków

Biocydy

EPS- egzopolisacharyd, wydzielany jest na zewnątrz pałeczek, tworząc matriks, ma to charakter śluzowy, przyklejając komórki do powierzchni

Biodeterioracja włókna i tkanin:

*rocznie mikroorganizmy powodują straty sięgające 2 % produkcji włókien naturalnych i sztucznych. Rozkładowi ulega rocznie:

-          120 tys. ton bawełny

-          27 tys. ton wełny

-          35 tys. ton celulozowych włókien sztucznych

włókna- stopione pojedyncze nitki

tkanina- pochodna nazwa włókniny

włóknina-

SZTUCZNE dzielimy na:

·         Syntetyczne

·         O składzie naturalnym (celuloza, białkowe, alginowe)

celuloza- glukoza, wiązania b-1-4

bawełna- 87-91 % celulozy

len-

konopie- 60-85 %

juta

Rozkład mikrobiologiczny:

*enzymy:

-celulaza: endoglukanaza (b-glukanaza), celobiohydrolaza (egzoglukanaza)

celobiaza (b-glukozydaza)

Włókna naturalne roślinne:

Hemiceluloza

Pektyna

Lignina

Zw. Hemicelulozowe

Etapy rozkładu:

Pole uprawneà bakterie: Bacillus, grzyby- Fusarium, Alternaria

Magazynowanie surowcaà wysoka wilgotność powietrza wwp£ 75 %, temp. £20°C, długi czas przechowywania £2 tygodnie

Wyrób gotowyà magazynowanie, użytkowanie

50 % wwp

kserofile- Pleśnie: Penicillum, Aspergillus

Włókna naturalne roślinne

Objawy rozkładu mikrobiologicznego:

·         Obniżenie stopnia polimeryzacji

·         Naruszenie

Drobnoustroje rozkładające celulozę:

Grzyby- zdolność do wzrostu przy niskiej wwp- Chaetomium, Myrothecium, Memnoniella, Stachylbotrys ( rozkład papierowych tapet, podwyższona wilgotność), Verticullum, Alternaria, Trichoderma, Penicillium,Aspergillus

Bakterie- Cytophaga, Cellulomonas, Cellvibrio, Bacillus, Clostridium, Sporocytophaga

Podkreślenie- najwyższe zdolności celulolityczne, rokładają, CO2 i H2O ( drewno), bywa też, że inne szczepy mogą być bardzo żerne np Aspergillus

Objawy rozkładu mikrobiologicznego:

·         Obniżenie stopnia polimeryzacji

·         Zmiana zabarwienia ( plamy żółte-komórki drobnoustrojów, pomarańczowe-reakcje chemiczne z produktami metabolizmu, fioletowe, czarne, szare)

·         Naruszenie struktury włókna

·         Obniżenie wytrzymałości

·         Całkowity rozkład, ( CO2 i H2O)

·         Nieprzyjemny zapach ( Clostridium w warunkach beztlenowych, również Bacillus)

Wełna – keratyna ( struktura usieciowiona, połączona wiązaniami disiarczkowymi, oporna na rozciąganie i rozerwanie)

Rozkład mikrobiologiczny

Runo owcze- oporne na atak mikroorganizmów ( zabezpieczane przez wosk wełniany )

Magazynowana surowa wełna- (zanieczyszczenia + oleje, tłuszczopot, inne )

Niewłaściwy transport i magazynowanie gotowego produktu

Użytkowanie

Mechanizm rozkładu mikrobiologicznego:

Keratynoliza- denaturacja substratu, rozszczepienie wiązań disiarczkowych, hydrolityczny rozkład białka ( proteazy wewnątrzkomórkowe), uszkodzenie włókien

Objawy rozkładu mikrobiologicznego:

·         Obniżenie wytrzymałości na rozciąganie i rozrywanie

·         Nieswoisty zapach

·         Różnokolorowe plamy ( Pseudomonas sp pH< 7- czerwone plamy, pH> 7-zielone)

Drobnoustroje biodegradujące wełnę:

Grzyby- Microsporum, Trichophyton ( patogeny skóry),

                 Rhizopus, Chaetomium, Aspergillus, Penicillium ( saprofity, niska wilgotność)

Bakterie-

·         Bacillus ( B. mesentericus, B.subtilis, B. cereus, B. mycoides )

·         Pseudomonas sp

·         Streptomyces sp griseus

Czynniki aktywujące biodegradację:

·         Chemiczne

·         Fotoczemiczne- degradacja przy udziale światła np tkaniny zabytkowe

·         Mechaniczne uszkodzenia

·         Wysoka wilgotność

·         Temperatura powyżej 20ºC , poniżej 20 ºC psychrofile, powyżej 37 ºC patogeny

·         Kwasowość - ~ pH obojętne => bakterie

Jedwab – jedwabnik morowy  1 kokon-1,6 km nitki

Jedwab

           Fibroina                                                                                    Serycyna

Białko fibrylarne zbudowane z łańcuchów                             Białko zaliczane do skleroprotein,

aminokwasów: alanina, glicyna, seryna                            zlepiające włókna fibrynowe, klej

i trozyna                                                                                    jedwabny

jedwab odklejony- pozbawiony serycyny ( stosowany współcześnie do wyrobu tkanin, nie żółkną!)

Rozkład mikrobiologiczny:

Jedwab surowy- wzrost bakterii( Bacillus, Pseudomonas)

Jedwab odklejony- bardziej oporny na rozwój drobnoustrojów

Wrażliwość na biodegradacje

------------------------------------------------------------------------------------------------à

włókna                             jedwab                             wełna                             bawełna

syntetyczne

       |-------------------------------------------------------------------à

       |                            |                            |                            |

       PCV              poliamidy              poliestry              poliuretany

WŁÓKNA SYNTETYCZNE

PCV( polichlorek winylu)- nie ma dowodów na możliwość rozkładu np.:

Dodatek plastyfikatorów, stabilizatorów(40%) wpływa na biodegradację( drobnoustroje rozwijają się na tych dodatkach, nie na PCV)

Podatność na biodegradację zwiększa oddziaływanie UV

Poliamidy-  związki wielkocząsteczkowe, które zawierają ugrupowania amidowe, poliamidy alifatyczne

-poliamid 6                 

-poliamid 6,6 –nylon

Odporne na biodegradację

Wybrane szczepy Pseudomonas, Bacillus i Brevibacterium sp, zdolne są do degradacji niskocząsteczkowego nylonu (tworzą hydrolazy)

Poliestry- związki wysokocząsteczkowe z powtarzającymi się w łańcuchu głównym wiązaniami estrowymi

PET- politereftalan etylenu, liniowy, (nasycony) poliester kwasu teraftolowego. Poliester aromatyczny- odporny na biodegradację

PET=ELANA=TORLEN=TERYLEN=DACRON

Służą do wyrobu tkanin, dzianin, firanek, tkanin technicznych

Polikwas mekowy (PLA)- włókna do wytwarzania tkanin(USA, Japonia).Polikwas ten jest rozkładalny-biodegradacja na wysypiskach.(Enzymy- proteinaza K)

Poliuretany

a)      wysokokrystaliczne o budowie liniowej

1.      budowa zbliżona do poliamidów

2.      wysoka sztywność, stąd stosuje się do wyrobu: szczotek, materiałów izolacyjnych

b)     wysokoelastyczne włókna segmentowe typu Spandex z ugrupowaniami( estrowe, mocznikowe, uretanowe)

1.      zawierają co najmniej 85% polimeru uretanowego o budowie segmentowej)

2.      charakteryzują się bardzo dużym wydłużeniem przy zerwaniu oraz posiadają ????????????...